申请日20200814
公开(公告)日20200929
IPC分类号C02F3/32; C02F101/36
摘要
本发明公开了一种采用两级垂直潜流式人工湿地强化处理含PPCPs废水的方法，属于废水处理技术领域。该方法包括如下步骤：含PPCPs的废水从进水管进入一级反应系统，并由第一布水装置均匀布水后向下流动，废水依次经过一级反应系统的沙子基质层、铁矿石填料层和砾石承托层后在重力流作用下经连接管进入二级反应系统中，进入二级反应系统中的废水经第二布水装置均匀布水后向下流动，废水依次经过二级反应系统的沙子基质层、铁碳填料层和砾石承托层后经出水管排出。本发明方法对废水中PPCPs的降解率高，可以大大降低出水PPCPs浓度，提升出水效果，同时还可以提高湿地植物废弃物的利用率。
权利要求书
1.一种采用两级垂直潜流式人工湿地强化处理含PPCPs废水的方法，其特征在于，所述人工湿地包括进水管、一级反应系统、连接管、二级反应系统和出水管;所述一级反应系统包括一级反应容器和第一布水装置，一级反应容器内自上而下依次设有植物层、沙子基质层、铁矿石填料层和砾石承托层，第一布水装置水平铺设于一级反应容器中的沙子基质层中;所述二级反应系统包括二级反应容器和第二布水装置，二级反应容器位于一级反应容器的下方，二级反应容器内自上而下依次设有植物层、沙子基质层、铁碳填料层和砾石承托层，第二布水装置水平铺设于二级反应容器中的沙子基质层中;所述进水管与第一布水装置相连通;所述连接管分别与一级反应容器中的砾石承托层和二级反应容器中的第二布水装置相连通;所述出水管与二级反应容器中的砾石承托层相连通;所述方法包括如下步骤：含PPCPs的废水从进水管进入一级反应系统，并由第一布水装置均匀布水后向下流动，废水依次经过一级反应系统的沙子基质层、铁矿石填料层和砾石承托层后在重力流作用下经连接管进入二级反应系统中，进入二级反应系统中的废水经第二布水装置均匀布水后向下流动，废水依次经过二级反应系统的沙子基质层、铁碳填料层和砾石承托层后经出水管排出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各级植物层均由种植在沙子基质层上的芦苇形成。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铁碳填料层中的铁碳填料的制备方法包括如下步骤：
(1)收割湿地上的植物芦苇，剪段清洗后烘干至恒重，打成均匀粉末备用;将上述粉末用0.5～3g/mL KOH溶液浸泡活化8～24h后放入管式炉中在400～600℃下进行烧制，完全冷却后取出干燥，得生物炭材料;
(2)取30～40体积份数的纳米锶铁氧体、30～40体积份数的上述生物炭材料、20～40体积份数的膨润土混合均匀后放入盘式成球机中造粒，然后干燥24h，再放入马弗炉中在无氧条件下于600～900℃焙烧，冷却至室温后筛选出10mm以下的球形铁碳材料，得铁碳填料。
说明书
一种采用两级垂直潜流式人工湿地强化处理含PPCPs废水的方法
技术领域
本发明涉及一种处理含PPCPs废水的方法，具体涉及一种采用两级垂直潜流式人工湿地强化处理含PPCPs废水的方法，属于废水处理技术领域。
背景技术
PPCPs是药品和个人护理用品的简称，是一大类广泛存在于自然环境中的污染物，这类污染物能够在自然界中稳定存在且难于生物降解，最终通过生物链富集造成危害，而且这类污染物在被去除的同时也在源源不断地被引入到环境中，又被称为“伪持续性”污染物。因此，怎样高效的去除降解水体中的PPCPs，是现在环保工作的急需解决的问题。现有一般采用化学法来处理水体中的PPCPs，化学法处理PPCPs虽然效果好，但需要消耗大量试剂，应用成本高，并且有可能带来二次污染。
人工湿地是基于自然的技术，利用基质—微生物—植物复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对废水的高效净化。同时，通过营养物质和水分的生物地球化学循环，促进绿色植物生长并使其增产，实现废水的资源化和无害化。人工湿地系统由于具备投资少、运维费用低，同时具备景观效应的特点，已广泛应用于各类废水的处理。但是传统人工湿地直接应用于处理含PPCPs废水时处理效果不够理想，对PPCPs的降解率不高，且存在湿地植物废弃物利用率低的问题。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种采用两级垂直潜流式人工湿地强化处理含PPCPs废水的方法，该方法对废水中PPCPs的降解率高，可以大大降低出水PPCPs浓度，提升出水效果，同时还可以提高湿地植物废弃物的利用率。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种采用两级垂直潜流式人工湿地强化处理含PPCPs废水的方法，所述人工湿地包括进水管、一级反应系统、连接管、二级反应系统和出水管;所述一级反应系统包括一级反应容器和第一布水装置，一级反应容器内自上而下依次设有植物层、沙子基质层、铁矿石填料层和砾石承托层，第一布水装置水平铺设于一级反应容器中的沙子基质层中;所述二级反应系统包括二级反应容器和第二布水装置，二级反应容器位于一级反应容器的下方，二级反应容器内自上而下依次设有植物层、沙子基质层、铁碳填料层和砾石承托层，第二布水装置水平铺设于二级反应容器中的沙子基质层中;所述进水管与第一布水装置相连通;所述连接管分别与一级反应容器中的砾石承托层和二级反应容器中的第二布水装置相连通;所述出水管与二级反应容器中的砾石承托层相连通;所述方法包括如下步骤：含PPCPs的废水从进水管进入一级反应系统，并由第一布水装置均匀布水后向下流动，废水依次经过一级反应系统的沙子基质层、铁矿石填料层和砾石承托层后在重力流作用下经连接管进入二级反应系统中，进入二级反应系统中的废水经第二布水装置均匀布水后向下流动，废水依次经过二级反应系统的沙子基质层、铁碳填料层和砾石承托层后经出水管排出。
优选地，各级植物层均由种植在沙子基质层上的芦苇形成。
进一步优选地，所述铁碳填料层中的铁碳填料的制备方法包括如下步骤：
(1)收割湿地上的植物芦苇，剪段清洗后烘干至恒重，打成均匀粉末备用;将上述粉末用0.5～3g/mL KOH溶液浸泡活化8～24h后放入管式炉中在400～600℃下进行烧制，完全冷却后取出干燥，得生物炭材料;
(2)取30～40体积份数的纳米锶铁氧体、30～40体积份数的上述生物炭材料、20～40体积份数的膨润土混合均匀后放入盘式成球机中造粒，然后干燥24h，再放入马弗炉中在无氧条件下于600～900℃焙烧，冷却至室温后筛选出10mm以下的球形铁碳材料，得铁碳填料。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
(1)本发明方法首先采用一级反应系统对废水中的PPCPs进行初步处理，然后再采用二级反应系统对废水中的PPCPs进行强化处理，可以大大提高对废水中PPCPs的降解率，降低出水PPCPs浓度;其中，铁矿石填料层中的铁氧化物中高价铁的强氧化性可以削减废水中的部分PPCPs，铁碳填料层中的铁碳材料在系统中由于铁和碳的客观电位差，能自发形成微观原电池发生内电解反应，由Fe和C电极形成的高电位差电极作用产生的[H]和O·能够破坏难降解有机物的结构，同时还能与微生物发生协同作用来共同实现有机污染物的降解，大大提高PPCPs的降解率。
(2)本发明在人工湿地的各级沙子基质层上种植有芦苇，一方面可以利用植物作用提供给湿地所需的氧气，另一方面还可以以收割后的芦苇作为原料之一制备铁碳材料，提高湿地植物废弃物的利用率。
(3)本发明人工湿地包括相互连通的一级反应系统和二级反应系统，两者均为向下垂直湿地流，大大降低了废水通过的阻力，有效降低了人工湿地的能耗，降低了运行成本。（发明人周雪飞;张亚雷;陈家斌;徐娇;杨黎彬）
